УДК 681

// III International «Strategy of Quality in Industry and Education». – June, 1-8. –
2007. – Varna, Bulgaria proceedings.. – volume 2. – S.644-647.
УДК 681.3.07
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИЗБЫТОЧНОСТИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОШИБОК
ПРИ КАНАЛЬНОМ КОДИРОВАНИИ
доцент, к.ф.-м.н. Н.Н. Ташатов
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана,
Республика Казахстан
Рассмотрим два основных метода использования избыточности для
защиты от ошибок. В первом методе, для проверки на наличие ошибки
используется контрольный бит четности, т.е. дополнительный бит,
присоединяемый к данным, и назовем ее обнаружение ошибок и повторная
передача. При этом приемное оконечное устройство не предпринимает
никаких попыток исправить ошибку, оно просто посылает передатчику
запрос на повторную передачу данных. Между передатчиком и приемником
для такого диалога необходима двухсторонняя связь. Второй метод, требует
лишь односторонней линии связи, поскольку в этом случае контрольный
бит четности служит как для обнаружения, так и исправления ошибок и
назовем ее прямое исправление ошибок (FEC). Заметим, что не все
комбинации ошибок можно исправить, так что коды коррекции
классифицируются в соответствии с их возможностями исправления
ошибок.
Тип соединения оконечных устройств. Согласно типу их
соединения оконечные устройства систем связи часто классифицируют с
другими оконечными устройствами. Рассмотрим возможные типы
соединения, которые показанные на рисунке 1. Тип соединения а)
называются симплексными, б) полудуплексными и в) полнодуплексными.
Симплексное соединение на рисунке 1, а) – это односторонняя
линия связи. Передача сигналов производится только от оконечного
устройства А к оконечному устройству В. Полудуплексное соединение
показано на рисунке 1, б) – это линия связи, посредством которой можно
осуществить передачи сигналов в обоих направлениях, но не
одновременно. Полнодуплексное соединение показано на рисунке 1, в) –
это двусторонняя связь, где передача сигналов происходит одновременно
в обоих направлениях.
Рисунок 1 Классификация типов соединения оконечных устройств:
а) симплексное соединение; б) полудуплексное соединение;
в) полнодуплексное соединение
Автоматический запрос повторной передачи. Система связи должна
обеспечить средства предупреждения передатчика об опасности, если
защита от ошибок заключается только в их обнаружении, сообщающие,
что была обнаружена ошибка и требуется повторная передача. Такие
процедуры защиты от ошибок называются методами автоматического
запроса повторной передачи (ARQ). На рисунке 2 показаны наиболее три
распространенные процедуры ARQ. На каждой схеме ось времени
направлена слева направо. Запрос ARQ с остановками, первая
процедура ARQ, показана на рисунке 2, а). Так как передатчик перед
началом очередной передачи ожидает подтверждения об успешном
приеме (АСК) предыдущей, то ее реализация требует только
полудуплексного соединения. На рисунке, третий блок передаваемых
данных принят с ошибкой. Следовательно, приемник передает
отрицательное подтверждение приема (NAK). Передатчик начинает
повторять передачу третьего блока сообщения и только после этого
передает следующий по очередности блок.
Непрерывный запрос ARQ с возвратом, вторая процедура ARQ,
показана на рисунке 2, б). Здесь требуется полнодуплексное соединение.
Оба оконечных устройства начинают передачу одновременно: передатчик
отправляет информацию, а приемник передает подтверждение о приеме
данных. Каждому блоку передаваемых данных присваивается порядковый
номер. Кроме того, номера кадров АСК и NAK должны быть
согласованы; т.е., задержка распространения сигнала должна быть
известна априори, чтобы передатчик знал, к какому блоку сообщения
относится данный кадр подтверждения приема. На рисунке 2, б) время
подобрано так, что между отправленным блоком сообщений и
полученным подтверждением о приеме существует постоянный интервал
в четыре блока. Например, после отправки сообщения 8, приходит сигнал
NAK, сообщающий об ошибке в блоке 4. При использовании процедуры
ARQ передатчик «возвращается» к сообщению с ошибкой и снова
передает всю информацию, начиная с поврежденного сообщения.
Третья процедура показана на рисунке 2, в), называемая
непрерывным запросом ARQ с выборочным повторением. Здесь, как и во
второй процедуре, требуется полнодуплексное соединение. В этой
процедуре повторно передается только искаженное сообщение, а затем
передатчик продолжает передачу с того места, где она прервалась, не
выполняя повторной передачи правильно принятых сообщений.
Рисунок 2 Автоматический запрос повторной передачи (ARQ):
а) запрос ARQ с остановками (полудуплексная связь);
б) непрерывный запрос ARQ с возвратом (полнодуплексная связь);
в) непрерывный запрос ARQ с выборочным повторением (полнодуплексная
связь)
Компромиссом между требованиями эффективности применения
ресурсов связи и необходимостью полнодуплексной связи является
выбор конкретной процедуры ARQ. Полудуплексная связь (рисунок 1, а)
требует меньших затрат, чем полнодуплексная, но то же время она менее
эффективна, что можно определить по количеству пустых временных
интервалов. Более эффективная работа, показанная на рисунке 2, б),
требует более дорогой полнодуплексной связи.
Главное преимущество схем ARQ перед схемами прямого
исправления ошибок (FEC) заключается в том, что обнаружение ошибок
требует более простого декодирующего оборудования и меньшей
избыточности, чем коррекция ошибок. Кроме того, она гибче:
информация передается повторно только при обнаружении ошибки. С
другой стороны, метод FEC может оказаться более приемлемым по
одной из следующих причин:
1. Обратный канал недоступен или слишком велика задержка при
использовании ARQ.
2. Алгоритм повторной передачи нельзя реализовать удобным
образом.
3. При ожидаемом количестве ошибок потребуется слишком много
повторных передач.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое
применение. Изд. 2-е, испр. : Пер. с англ. – Издательский дом
«Вильямс», 2004. – 1104 с. ил.
2. Березюк Н.Т., Андрущенко А.Г., Мощицкий С.С. Кодирование
информации (двоичные коды). Харьков, издательское объединение
«Вища школа», 1978, 252 с.